Von Daniel Jocher und Matthias Knoll
unterstützt von Tanzer Maschinebau und Freien Universität Bozen

Wie sind wir auf dieses Projekt gekommen? 

Anfang September erhielten wir von der Freien Universität Bozen einige Vorschläge für das Maturaprojekt. Unter Anderem das Verbessern eines Schnellwechselsystems eines Roboters. Da wir uns vorgenommen haben, ein Maturaprojekt zu wählen, bei dem die Umsetzung und Planung nicht sofort auf der Hand liegt, sondern man erst für eine Lösung richtig tüfteln muss, kam uns dieser Projektvorschlag gelegen.

Zur heutigen Zeit spielen Roboter in unserem Leben bereits eine große Rolle. In der Industrie, in der Forschung und im Haushalt werden sie dazu eingesetzt, um uns das Leben zu erleichtern. Des Weiteren soll in der heutigen Zeit alles schneller von Statten gehen, denn Zeit ist bekanntlich auch Geld.

Genau mit diesem Sektor beschäftigen wir uns mit unserem Maturaprojekt.

Da das bestehende Schnellwechselsystem der Uni Bozen, mit 60mm Länge und 650g, das Payload des Roboters beträchtlich verkleinert, galt es nun ein neues Konzept zu entwickeln und zu fertigen.

Erste Entwürfe

Nach vielen Stunden konstruieren, tüfteln und diskutieren, kamen wir nun auf den folgenden Prototypen. Das Konzept liegt dabei darin, dass die elektronischen Steckverbindungen, sowie der pneumatische Anschluss sich im Inneren des Schnellwechselsystem befinden. Dadurch ermöglicht man nicht nur eine idealere Geometrie, sondern die Kontakte werden auch besser von äußeren Krafteinwirkungen, wie Stößen, geschützt. Zuerst wollten wir Abstand von der Verschlusstechnik mit Pneumatik nehmen und allein durch Eigendrehung des Roboterarms das Werkzeug zum Roboter koppeln. Nachdem die ersten Entwürfe aufgrund der heiklen Fertigung ins Schwanken kamen, wurde nun erneut auf ein pneumatisch gestütztes Verschlusssystem umgestiegen.

Pneumatischer Prototyp

Da wir trotzdem an unserem Konzept festhalten wollten und die elektrischen Kontakte sich deshalb im Inneren des Systems befinden, musste der Kolben nun als Kolbenring dimensioniert werden und von außen, über Kugeln, das Werkzeug an den Roboter pressen. Da der Kolben jedoch viel Weg braucht um die Kraft anständig auf die Kugel zu leiten, entstand nun die Idee, den Kolben besonders zu dimensionieren, um Platz zu sparen.

Mit der nun verwendeten Methode, bei dem der Kolben im Unterteil des Wechselsystems versenkt werden kann, konnte wertvolles Gewicht, sowie Länge gespart werden. Anhand dieser Zapfen, die sich in das Unterteil bohren, entstand nun die Möglichkeit, diese zu nutzen, um die Zentrierung sowie die radiale Sicherung zwischen Unterteil und Oberteil des Schnellwechselsystems zu ermöglichen. Um noch kompakter zu werden, wurde im nächsten Konstruktionsentwurf der Kolben mit Federn bestückt, um das System federrückgestellt in die sichere Endlage zurückzubringen.

Fazit

Mit dem neuesten Prototyp wären wir nun in der Lage die Länge von 60mm auf 34mm, sowie das Gewicht von ca. 650g auf ca. 350g zu reduzieren.

Da COVID-19 uns nun in die Quere kam, konnten wir unsere Entwürfe nicht mehr in die Tat umsetzten. Trotzdem werden wir im Sommer an diesem Thema dranbleiben um erste Prototypen aus Kunststoff zu drucken, sowie eine erste metallische Version zu fertigen.

Bedanken möchten wir uns besonders bei der Firma Tanzer Maschinenbau, die uns eine sehr große Hilfe war und ständig uns unterstütze, sowie bei der Freien Universität Bozen.